左娅妮，戴少阳，曹士英，刘昆，陈伟亮，郑发松，李天初，房芳

(1.中国计量科学研究院，北京 100029；2.国家时间频率计量中心，北京 100029)

0 引言

工作频率在光频的原子钟简称光钟，由于光频是微波频率的1×105倍，因此在相同线宽下光钟比微波钟拥有更高的Q值[1]。目前光钟的自评估频率不确定度已经超越了给出国际单位SI秒定义的铯喷泉钟，成为实现下一代秒定义的最佳候选方案[2]。根据参考频率物理体系不同，光钟分为离子光钟和中性原子晶格光钟，他们各具优势：晶格光钟同时囚禁数千个原子，信噪比高、频率稳定度高，但需要多维冷却和磁光阱，系统方案较为复杂；离子光钟通常囚禁单个或少数几个离子，稳定度稍逊于晶格光钟，但离子的囚禁寿命和相干时间长、与背景噪声隔绝更好且系统简单紧凑，因此不确定度更低、更容易实现小型化和搬运。

目前，国际上基于囚禁离子和晶格中性原子光钟的准确度指标已经达到1×10-18甚至更好[3]。美国国家标准技术研究所(NIST)研制的基于逻辑谱的铝离子光频标频率不确定度已经进入1×10-19量级，另外德国联邦物理技术研究院(PTB)的镱离子光频标、美国NIST的镱原子光晶格和锶原子光晶格钟频率不确定度也经达到了小系数10-18。在国内，中国计量院、中国科学院国家授时中心、华东师范大学、中国科学院武汉物理与数学研究所、华中科技大学、国防科技大学等单位研制的光钟都取得了阶段性的成果。国际计量咨询委员会(CIPM)时间频率咨询委员会(CCTF)据此现状制定的秒定义修改路线中重点指出，至少需要实现对3种或3种以上不同种光钟的频率进行10-18水平的比对测量。……